Одной из важнейших характеристик вещества является плотность. Этот параметр входит в ряд физических законов: от него зависит, например, способность всплывать в жидкости. Рассмотрим это понятие, приведем таблицу плотности веществ.
Почему так происходит?
Из курса физики в 7 классе известно, что вещество состоит из мельчайших частиц — молекул, которые в свою очередь состоят из атомов. Атомы состоят из ядра, в котором сосредоточена почти вся тяжесть, и облака легких электронов. Ядро состоит из одной или нескольких частиц-нуклонов (протонов и нейтронов, их массы почти одинаковы).
Несмотря на то, что практически вся масса атома сосредоточена в ядре, оно во много тысяч раз меньше электронного облака. Получается, что в одном и том же объеме может заключаться самое различное число элементарных частиц.
Например, радиус атома обычного водорода и тяжелого трития практически одинаков: $ {5}×{10}^{-11}$ м. Но ядро водорода состоит из одного протона, а ядро трития — из одного протона и двух нейтронов. И тритий весит втрое больше, чем обычный водород.
Для других веществ разница может быть еще больше. Электронные облака разных атомов имеют разную величину, но в любом атоме ядро в несколько тысяч раз меньше, а число нуклонов в нём может измеряться сотнями. Молекулы также могут содержать различные атомы, которые находятся друг от друга на разном расстоянии.
В одном и том же объеме различные вещества могут содержать разную массу. Для характеристики этого отличия существует понятие «плотность». Плотность вещества равна массе единицы его объема.
Определение плотности вещества
Таким образом, для определения плотности вещества необходимо знать объем и массу образца этого вещества. Отношение этих величин и даст в результате плотность (обозначается греческой буквой «ро»):
$$rho = {m over V}$$
Из приведенной формулы можно вывести размерность плотности. В системе СИ масса измеряется в килограммах, а объем — в кубических метрах. Значит, единица плотности равна килограмму на кубический метр. Фактически плотность представляет собой удельную массу.
Как правило, для измерения массы используются обычные весы, а для измерения объема тело помещается в жидкость (в воду). Если сравнить исходный объем воды и объем воды с помещенным в нее телом, то разница этих значений будет равна объему тела.
Таблица плотностей различных веществ
Человек в своей деятельности сталкивается с веществами самой различной плотности. Наименьшая плотность у газов, поскольку молекулы газов всегда находятся на относительно больших расстояниях друг от друга. Например, плотность воздуха составляет 1,3 кг/м³.
Плотность твердых веществ гораздо выше. Например, кубометр свинца весит 11300 кг. Жидкости занимают промежуточное положение.
Ниже представлена таблица плотности веществ:
Зная плотность чистого вещества, можно оценить, состоит ли неизвестный предмет только из него или имеет примеси. В этом случае плотность предмета будет отличаться. Именно так, по преданию, Архимед определил, что корона, изготовленная для правителя Сиракуз Гиерона, была не из чистого золота. Ее плотность оказалась меньше, чем если бы она была сделана полностью из золота.
Что мы узнали?
В одном и том же объеме может содержаться различная масса вещества. Характеристика, отражающая этот факт, называется плотностью. Плотность равна отношению массы вещества к занимаемому ею объему. В системе СИ плотность измеряется в килограммах на кубический метр.
